Procesos asociados con calor y velocidad en las Reacciones Químicas

ENTALPÍA

Una reacción química es un proceso mediante el cual una o más sustancias ya sea elementos o compuestos denominadas reactivos, sufren una transformación para dar lugar a sustancias diferentes denominadas productos.

Proceso de combustión del metano.

Imagínate la combustión que se produce en los calentadores de agua domésticos de  gas natural, cuyo componente principal es el metano. Cuando el gas sale por la válvula  reacciona con dos moléculas de oxígeno (cada una de ellas con dos átomos) produciendo una molécula de dióxido de Carbono y dos de agua, en fase vapor debido al calor desprendido.

La ecuación química que describe la reacción anterior es:

CH₄    +   2O₂    →   CO₂    +    2H₂O

Como puede apreciarse, los átomos antes y después de la reacción son los mismos, habiéndose reorganizado en el proceso de forma diferente.

Energía

Las reacciones químicas conllevan generalmente la ruptura de los enlaces químicos de los reactivos y la formación de nuevos enlaces para obtener los productos. 

La ruptura de enlaces precisa generalmente la aportación de una cierta cantidad de energía, mientras que la formación de enlaces la libera; el resultado neto de dichos intercambios de energía puede ser: 
Con desprendimiento de calor, entonces la reacción es exotérmica. 
Cuando la reacción precisa la aportación de calor para producirse es una reacción endotérmica.

En algunos casos, para que la reacción comience, es necesaria la aportación de una cierta energía inicial que se denomina energía de activación, cuando ello no es necesario, y la reacción entre los productos comienza por sí sola a temperatura y presión ambientales, la reacción se denomina reacción espontánea. 

Estos intercambios de calor son objeto de estudio de la Termoquímica. 

Reacciones Exotérmicas y Endotérmicas.

1. Una reacción Exotérmica es aquella que libera energía calorífica cuando se lleva a cabo por ejemplo:

Na(s)     +     H₂O    →   NaOH(ac)     +     H₂(g)

En la reacción del sodio con el agua es violenta, el sodio se derrite, y "se desliza" sobre la superficie del agua como un glóbulo plateado con un movimiento caótico; el hidrógeno que se desprende casi siempre arde. 

En esta reacción se aprecia desprendimiento de energía en forma de calor, es por eso que esta reacción es exotérmica.

2. La reacción que es endotérmica es aquella en la que se absorbe energía calorífica cuando se lleva a cabo. Por ejemplo:

La formación del Ozono:

3O₂   +  Energía      →        2O₃

Actualmente el frío industrial se genera con electricidad en máquinas frigoríficas.

Es importante decir que las reacciones endotérmicas al absorber calor pueden ser útiles y prácticas en algunos casos, como por ejemplo, el querer enfriar un lugar. En las reacciones endotérmicas los productos tienen más energía que los reactivos.

Otro ejemplo de reacción endotérmica es la descomposición de la sal común el cloruro de sodio NaCl en cloro y sodio.

                                         

                                                             _{electrólisis} 
NaCl + H₂O     →→→   NaOH  +  Cl_2(g)

Entalpía

Entalpía se origina de la palabra "enthalpien" que signifíca calentar . La energía que se libera en una reacción exotérmica está relacionada con la diferencia de la energía entre productos y reactivos.

El cambio de Energía en una reacción a una presión constante se conoce como "Cambio de Entalpía"     H

Cambio de entalpía:
  H =  (Suma de las entalpías de los productos) - (Suma de las entalpías de los reactivos)

Este valor es negativo en las reacciones exotérmicas:

     H^o_reacción = H_productos - H_reactantes

Entalpía de reacción.- Es el calor absorbido o bien desprendido en una reacción química a presión constante.


Entalpía de formación.- La entalpía de formación de un compuesto químico es la variación de entapía (H) de la reacción de formación de dicho compuesto a partir de sus elementos a una Presión de 1 atm y a una Temperatura de 25⁰ C  =   298⁰ K.

Por ejemplo la entalpía de formación del agua es equivalente a la entalpía de reacción del Hidrogeno y el Oxígeno.

H₂     +     1/2O₂   → → → →     H₂O  +   68.3 KCal

Para calcular la Entalpía de reacción de las sustancias a partir de las Entalpías de formación de dichas sustancias se debe seguir la siguiente fórmula:

ΔHreacción = (ΣΔHproductos) – (ΣΔHreactivos)

1. Recuerda que debes partir de una ecuación química perfectamente balanceada y a cada ΔH lo debes multiplicar por su coeficiente en la ecuación.

2. Recuerda también que las Entalpías de formación de los elementos libres y puros es igual a cero. 

3. Ten cuidado al aplicar los signos en tus cálculos matemáticos: 

(-) x (-) =   +   

y (-) x (+)  =   -

Actividad No. 1 

Con ayuda de la información del Blog, libros y páginas de internet contesta lo que se te pide en las páginas 392 y 393 de tu libro.Consulta los datos que necesites en la siguiente. (1 sello).

Entalpías de formación:

COMPUESTO	ENTALPÍA DE FORMACIÓN KCAL/MOL
C2H4(g)	12.49
NH3(g)	-11.02
C6H6(l)	48.95
C2H5OH(l)	- 66.37
NO2(g)	7.93
H2O(l)	- 68.31
H2O(g)	- 57.97
NO(g)	21.57
CO2(g)	- 94.05
NOCl(g)	12.57
N2O(g)	19.61
C3H8(g)	- 104.68

Actividad No. 2

Realiza los cálculos en el cuaderno de la Entalpía de cada una de las reacciones de la página 394 de tu libro. Después realiza la Autoevaluación  y la Actividad individual de la misma página.(2 selllos).


Velocidad de reacción


Se define como  "El cambio en la concentración de reactivos y productos con respecto al tiempo."

La velocidad de una reacción química depende de varios factores, los cuales son:

A. La naturaleza de las sustancias participantes.

B. La concentración de los reactivos.

C. La temperatura.

D. El área de Contacto.

E. El uso de catalizadores.

Actividad No. 3

Investiga en libros o en internet cómo es que influyen estos factores en la velocidad de una reacción y explícalo en tu libro en la página 395 de tu libro. (1 sello).


Desarrollo sustentable

Es el proceso por el cual se preserva, conserva y protege solo los Recursos Naturales para el beneficio de las generaciones presentes y futuras sin tomar en cuenta las necesidades sociales, políticas ni culturales del ser humano al cual trata de llegar el desarrollo sostenible que es el proceso mediante el cual se satisfacen las necesidades económicas, sociales, de diversidad cultural y de un medio ambiente sano de la actual generación, sin poner en riesgo la satisfacción de las mismas a las generaciones futuras. 

En pocas palabras "Satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades".

El Objetivo del desarrollo sustentable es conseguir un crecimiento económico y social que sea respetuoso con el ambiente. En este sentido se sostiene sobre tres columnas de igual importancia: 
I. El desarrollo Económico
II. El desarrollo Social y
III. El cuidado del ambiente.

La Química como ciencia tiene como misión proponer metodología para el uso y la administración de los recursos naturales económicamente viables, que mantengan un equilibrio ecológico y que sean una opción para mejorar la calidad de vida de la población. Un ejemplo de esto es la invención del convertidor catalítico.

Actividad No. 4

Completar la página 399 de tu libro en base a lo que acabas de leer y tus propias investigaciones. Además en tu cuaderno "describe" con tus propias palabras lo que entendiste por desarrollo sustentable e investiga lo que es un Catalizador catalítico y escríbelo en tu cuaderno agrega una imagen a tu investigación. (2 sellos).

Actividad No. 5

Contesta lo que se te pide en las páginas 402 y 403 de tu libro. (1 sello).

Actividad No. 6

Realiza en tu cuaderno un Glosario con las definiciones de los conceptos vistos en este Bloque VIII, es mejor si usas imágenes o dibujos junto a tus definiciones, ordénalos alfabéticamente y cuida mucho la presentación.(2 sellos).

Actividad No. 7

Por último te pido que comentes en este Blog y me digas que acción "única" y "original" propones para favorecer al Desarrollo Sustentable en nuestra ciudad.(1 sello)

Estos trabajos se revisarán el Lunes 26 de este mes.

Recuerda que estas actividades y los reportes del Laboratorio van a darte la calificación del Bloque VIII, depende de ti si deseas mejorar tu promedio.

                                                               

Gracias, 

QBP Margarita O. Rodríguez Varela

Enlaces Químicos

Enlaces Químicos

   Los elementos químicos se combinan de diferentes maneras para formar toda una variedad de compuestos inorgánicos y orgánicos. Hay compuestos gaseosos, líquidos y sólidos, los hay tóxicos e inocuos, mientras que otros son altamente benéficos para la salud. 

Las propiedades de cada compuesto dependen:

                                     - Del tipo de elemento químico que lo forman, 

                                     - El modo cómo se enlazan, el tipo de enlace químico,

                                     - La forma y geometría de los agregados atómicos, las moléculas y 

                                     - De como estos interactúan entre si.

  

   En 1916, el químico alemán Walther Kossel expuso que en las reacciones químicas ocurren perdida y ganancia de electrones por parte de los átomos, y por ello estos adquieren la configuración electrónica de un gas noble. Sin duda Kossel se refería al enlace iónico, y por lo tanto a los compuestos iónicos.

  

   Posteriormente los químicos norteamericanos Gilbert Newton Lewis e Irving Langmuir, cada uno en forma independiente estudiaron los compuestos iónicos y no iónicos los covalentes, comprobando que los átomos al formar enlace químico adquieren en su mayoría la estructura atómica de un gas noble -8 electrones en el nivel externo-, lo que hoy se llama Regla del Octeto.

   

   En 1923, G.N.Lewis plantea su teoría de enlace por pares de electrones y anuncia que el octeto se logra por medio de compartición de electrones. Entonces a Kossel lo podemos considerar como el padre del enlace iónico, y a Lewis el padre del enlace covalente.

   Ya sabemos que el enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a los átomos el enlace interatómico para formar moléculas o formar sistemas cristalinos, los enlaces son entonces  iónicos, metálicos o covalentes. Así como moléculas con el enlace intermolecular para formar los estados condensados de la materia sólido y líquido, dicha fuerza es de naturaleza electromagnética, predominante fuerza eléctrica.

Actividad No. 1 

Realiza en tu cuaderno un resumen con tus propias palabras de lo que acabas de leer, incluye ejemplos, tu propia experiencia y tus puntos de vista, puedes realizar dibujos, buscar imágenes, como mínimo una cuartilla que corresponde a una página tamaño carta.
                                                                       ¡Que tu creatividad no tenga límites!

Ahora escucha y observa los vídeos acerca de los Enlaces Iónicos, Metálicos y Covalentes cuyas ligas son:

Enlaces Iónicos y Metálicos:

http://www.youtube.com/watch?v=VUnrjYck9FM

Enlaces Covalentes:

http://www.youtube.com/watch?v=GKO85oWMYWk

Enlace Metálico:

http://www.youtube.com/watch?v=agaqcEg549Y&feature=relatedhttp://w

 y realiza la segunda actividad:

Actividad No. 2
Después de haber visto estos materiales, introduce un comentario en el mismo Blog donde expliques las propiedades de los compuestos que tienen los diferentes tipos de enlaces y que se mencionan en los vídeos.

Recuerda el miércoles será el examen y la meta es que todos tengan calificación de ocho para arriba. ¿de acuerdo? Estudiando en tus apuntes y practicando con tus ejercicios más las actividades de esta entrada te ayudarán a estar muy bien preparado.

Un breve chiste para que sonrían y practiquen su inglés:

Hasta la próxima  entrada.

QBP  Margarita O. Rodríguez V.

Tabla Periódica de los Elementos

Tabla Periódica de los Elementos
La Tabla Periódica de los Elementos es una herramienta que clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función principal es establecer un orden específico y útil de agrupamiento de los elementos.

El químico ruso Mendeleiev Dimitri Ivanovich Mendeleiev nació en la ciudad  de Tobolsk en Siberia el 27 de enero de 1834.

Mendeleiev estaba preocupado por lo difícil que resultaba a los estudiantes aprender Química ya que la información acerca de las propiedades de las sustancias era escasa y estaba muy dispersa. Por lo que decide tomar acción al recopilar y ordenar toda la información disponible.  También al hacer comparaciones de los  elementos con propiedades similares, encuentra que las propiedades  de éstos dependen de manera regular del cambio de peso atómico, por eso él decide presentar sus resultados en forma de tabla agrupando a los elementos con propiedades semejantes. Así surge la primer tabla de ordenamiento de los elementos químicos.

Además Dimitri Mendeleiev establece lo que se conoce hoy como la 

Ley Periódica:

 Las propiedades de los elementos son una función periódica de sus pesos atómicos.

La existencia de la ley periódica es la razón por la cual llamamos Tabla Periódica a la tabla de Mendeleiev. Es necesario aclarar que esta ley periódica tiene excepciones, es decir, existen elementos para los que si se sigue el orden estricto de peso atómico, no caen en un grupo de elementos con propiedades similares. En estos casos, Mendeleiev optó por conservarlos en el grupo idóneo aún sin respetar el orden creciente de peso atómico.

La tabla de Mendeleiev atrajo definitivamente la atención de todos los químicos cuando fueron descubiertos los elementos que predijo y se demostró experimentalmente que las propiedades establecidas por Mendeleiev para ellos, sin conocerlos, concordaban muy bien con la realidad.

Pero a fines del siglo pasado se descubrieron algunos elementos de peso molecular bajo que de acuerdo con sus propiedades no podían ser incorporados en ninguno de los grupos de la tabla de Mendeleiev. Esta fue una de las críticas que recibió la Tabla de Mendeleiev, pero que finalmente es tomada como la excepción de la regla.

A estos elementos se les llamó gases nobles. 

El descubrimiento de los gases nobles incorpora una de las excepciones a la ley periódica en función de los pesos atómicos.

Actividad No. 1
Observa con detenimiento los dos siguientes vídeos acerca de Mujeres de Ciencia a través de la historia y elabora una "Historieta" que incluya los descubrimientos de las tres extraordinarias mujeres.
Requisitos: En hoja de máquina tamaño carta doblada a la mitad, debe contener portada, ponerle título a la historieta, mínimo cuatro páginas de la historieta sin incluir portada, escribir al final en la contraportada fuentes de información y sus datos personales como nombre, grupo, asignatura, etc.
Aspectos a evaluar: Creatividad, veracidad y originalidad. 
Se revisarán el 8 de Octubre.
Formará parte de la calificación del Bloque IV.

Vídeo 1, duración 3:52 minutos.

Vídeo 2, duración 3:57 minutos

Actividad No. 2

Después de leer el inicio de esta entrada y de haber observado los vídeos, envía al final un comentario acerca del papel de los científicos en esa época, comenta si encontraste algún rasgo de discriminación, ¿crees que la época influyó en su desempeño?, ¿si hubieran vivido en estos días hubieran cambiado en algo los acontecimientos? ¿te gustaría dedicarte a la investigación? ¿qué opinas de lo que acabas de conocer?. Por favor tu comentario enviarlo en un escrito con tu reflexión, es decir no contestar por separado las preguntas.  

Esta fotografía fue tomada en una Conferencia de Química patrocinada por Solvey en 1933. Aparte de las personalidades ya identificadas se observa a Rutherford, Schrödinger, Bohr, Frederic entre otros.

Ojala te haya gustado esta entrada.
Nota: Se aceptan comentarios para mejorar, o sugerencias para incluir aspectos alusivos al bloque.

Tabla Periódica Cuántica

                                                        ¡Hasta la próxima!

QBP Margarita O. Rodríguez V.